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物理学家通过脱成量子的关键点在量子世界中发现隐藏的顺序

科学知识 2025-08-26 7281

摘要:最近的一项研究揭示了纠缠量子系统网络中隐藏的一些秘密。...

在复杂的量子物理学世界中,粒子以似乎无视时空规则的方式相互作用,这是一个坚定的谜团,它继续吸引科学家:脱卷量子临界点的性质(DQCP)。这些难以捉摸的批判现象从传统的物理框架中脱颖而出,从而使量子物质以挑战我们对塑造宇宙的基本力量的经典理解的方式进行了迷人的瞥见。

物理学家通过脱成量子的关键点在量子世界中发现隐藏的顺序

由Zi Yang Meng教授领导的一项最新研究,由他的博士学位学生Menghan物理学系合着,与香港中国大学,耶鲁大学,加利福尼亚大学,圣塔芭芭拉大学,Ruhr-University Bochum and Turesten的研究人员合作,掩盖了Quarts nected oft oft oft oft oft oft oft oft oft oft oft oft oft oft oft oft oft。

他们的发现,最近发表在《杂志》上科学进步,突破现代物理学的界限,并就这些神秘的关头的量子问题如何运作提供了新的视角。这项研究不仅加深了我们对量子力学的理解,而且还为未来的发现铺平了道路,这些发现可以彻底改变技术,材料科学甚至我们对宇宙的理解。

什么是解剖的量子关键点?

在日常生活中,我们熟悉相过渡,例如将水冷冻成冰或沸腾成蒸汽。这些过渡是通过热力学理解的,并解释了这些过渡。但是,在量子物理学领域,可以在绝对零温度(-273.15°C)下发生相变,不是由热能而驱动的,而是由量子波动(量子波动) - 最小的片段在最小的鳞片上的微小,不可预测的运动。这些被称为量子临界点。

传统的量子临界点起到了两个不同状态之间的边界:对称性的相位(有序相),其中粒子整齐排列,而无序相位,其中粒子混乱且混乱。这种过渡是由Landau理论很好地描述的,Landau理论是我们几十年来对相转换理解的基础。

但是,解义的量子临界点(DQCP)打破了该模具。 DQCP不是将有序相位的鲜明边界与无序阶段分开的,而是位于两个不同的有序相之间,每个阶段都有其独特的破坏对称性模式,这意味着粒子在一个阶段的布置或相互作用的方式与另一个阶段根本不同。这是不寻常的,因为传统上,相转换涉及从有序状态转变为一种疾病,而不是从一种类型的秩序转变为另一种秩序。这种区别使DQCP从根本上有所不同且高度吸引人。

科学家已经辩论了数十年,DQCP是否代表连续的相变(平滑且渐进)或一阶转变(突然且突然)。了解DQCP可以提供有关粒子如何相互作用以及物质如何出现的新见解。

神秘的钥匙:纠缠熵

这项新研究的核心是纠缠熵的概念,这是量子系统中粒子之间如何相互关联的量度。它提供了一种量化系统不同部分之间共享信息量的方法。纠缠熵可瞥见量子系统的隐藏结构,是探测量子物质和理解在临界点出现的复杂相互作用的性质的基本工具。

研究人员使用先进的量子蒙特卡洛模拟(一种用于建模量子系统的计算方法)和严格的理论分析,研究了Square-lattice SU(N)旋转模型中的纠缠熵的行为,这是一种旨在捕获DQCPS本质的理论框架。

他们细致的计算揭示了一些非凡的东西:在小值n(确定系统对称性的参数),纠缠熵的行为偏离了对平滑,连续相变的期望。相反,他们发现DQCP表现出异常的对数行为,违背了通常与连续相变相关的理论约束。

突破:临界阈值和保形固定点

该研究中最引人注目的启示之一是识别N。当N超过该阈值时,DQCP表现出与保形固定点一致的行为 - 描述平滑,连续相变的数学框架。这一发现很重要,因为它表明在某些条件下,DQCP可以类似于连续的相变。在这些关键点上,该系统与保形固定点保持一致,从而揭示了量子世界中隐藏的结构,在量子世界中,不同阶段之间的边界消失,并且物质存在于非凡的流动性状态,这违反了通常的物理规则。

为什么这很重要

这些发现的含义是深刻的。 DQCP为探索量子力学,对称性和关键现象的相互作用提供了独特的测试场。了解他们的本性可以将新的见解解放为:

  1. 物质的外来状态:据信DQCP与外来相的出现相关,例如量子自旋液体,这些液体在量子计算和其他先进的技术中具有潜在的应用。
  2. 基本物理学:通过挑战传统的Landau范式,DQCPS迫使我们重新考虑控制相过渡的原理,并可能导致新的理论框架。
  3. 技术创新:从研究DQCP中获得的见解可以为具有独特量子特性的新型材料(例如高温超导体或量子磁铁)提供信息。

结论脱合量子临界点的神秘世界位于现代物理学的边界,瞥见了未知的量子力学领域。通过对纠缠熵和SU(N)旋转模型的细致研究,研究人员在揭开这些关键现象的奥秘方面取得了重大进步。

这项研究是与香港中国大学的Jiarui Zhao博士合作进行的,耶鲁大学的Meng Cheng教授,加利福尼亚大学的Cenke Xu教授,圣塔芭芭拉大学,来自Tu Dresten的Lukas Janssen教授的Michael M. Scherer,Ruhr-University Bochum教授。

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